Ciguatera

Tydzień temu pisałem o zakwitach sinic i ich skutkach, dzisiaj dalej będę straszył.

Szóstego sierpnia 2010 roku szesnastoletnia kobieta i jej matka zgłosiły się na oddział ratunkowy z biegunką, oszołomieniem i mrowieniem po zjedzeniu barakudy kupionej na targu rybnym w Queens, Nowy York. Kilka godzin później czterech dodatkowych członków rodziny (trzech mężczyzn i jedna kobieta), którzy jedli tę samą rybę, zgłosiło mrowienie w kończynach. Lekarze szybko zaczęli podejrzewać rybę, której próbki niezwłocznie posłano do analiz, gdzie stwierdzono obecność ciguatoksyn. Służby sanitarne nakazały wycofać barrakudę z handlu. Mimo to w ciągu kolejnego miesiąca zarejestrowano jeszcze siedem przypadków powiązanych z dwoma źródłami ryb tego gatunku, a w kolejnych miesiącach aż do lipca 2011 – 28 przypadków związanych ze spożyciem barrakudy bądź groupera. Liczba tych zachorowań przewyższyła nieznacznie liczbę podobnych przypadków zarejestrowanych w ciągu poprzedniej dekady.

Barrakuda podczas posiłku. Zdjęcie pochodzi w Wikipedii, źródłem jest NOAA

Szacunkowo 50 tys. osób rocznie* na całym świecie ulega zatruciu ciguatoksynami (to grupa co najmniej pięciu związków wielopierścieniowych), które można spotkać w mięsie nawet 400 gatunków ryb, takich jak lucjan, granik, barrakuda, ale też łososie i makrele. Co prawda większość zatruć ma miejsce w Azji, Australii i na Karaibach, ale też na Wyspach Kanaryjskich czy w Hiszpanii nie są czymś wyjątkowym. Jednak zmiany morskich ekosystemów i globalizacja rynku stwarzają okoliczności do zatrucia potencjalnie w dowolnym miejscu świata. W Europie zagrożone są głównie rejony południowozachodnie, w szczególności Makaronezja (Znaliście tę nazwę? Dla mnie to zaskoczenie.) Także w Niemczech obserwuje się od kilkunastu do dwudziestu zatruć rocznie.

Makrela. Zdjęcie pochodzi z Wikipedii, autorem jest Hans Hillewaert

Epidemiologia zatruć ciguatoksynami jest dosyć trudna, gdyż nie każda z podejrzanych ryb (a właściwie znakomita ich mniejszość) nosi w sobie niebezpieczny ładunek. Słusznie domyślacie się, że ryby stają się toksyczne dzięki akumulacji toksyn w łańcuchu pokarmowym. Winowajcą okazują się mikroskopijne organizmy, skądinąd całkiem ładne – bruzdnice z rodzaju Gambierdiscus. Te glony zwykły grać pozytywną rolę w morskich ekosystemach, jako pierwotni producenci materii oraz tlenu. Jednak w zmieniających się warunkach ich populacje przechodzą eksplozyjny rozwój, tworząc tzw. czerwone zakwity lub opanowując martwe rafy koralowe. Nadmiar tych organizmów w diecie drobnych roślinożerców skutkuje zwiększaniem się stężenia toksyn na każdym z ogniw łańcucha pokarmowego w procesie biomagnifikacji.

Bruzdnica, która jest sprawcą zamieszania.

Profilaktyka tych zatruć sprowadza się do monitorowania łowisk pod kątem występowania zakwitów, a w wydaniu konsumenckim – na unikaniu zjadania dużych (starych) ryb drapieżnych. Sztuki ważące mniej niż 3kg nie zdążyły na ogół zgromadzić toksyny w ilości zagrażającej zdrowiu. Mieszkańcy Nowej Kaledonii i Vanuatu jedzą ryby aż zaczną pojawiać się symptomy, a wtedy na jakiś czas zmieniają dietę. 

Czerwone zakwity bruzdnic pojawiają się w wodach ciepłych. © Flickr User AJC1

* Szacuje się, że raportowane bądź poprawnie zdiagnozowane jest nawet mniej niż 20% zatruć, szczególnie gdy miały one łagodny przebieg.

Tomasz Kijewski

Na zdjęciu w nagłówku grouper Itajara goliat, który jest jednym z wektorów zatrucia u ludzi. Zdjęcie pochodzi z Wikipedii, ryba z Georgia Aquarium, a autorem jest Diliff

Jeśli chcesz wiedzieć więcej:

  • Dickey R.W. i Plakas S.M.; Ciguatera: A public health perspective; Toxicon 2009
  • P. Estavez i inni: Emerging Marine Biotoxins in Seafood from European Coasts: Incidence and Analytical Challenges; Foods 2019
  • I. Bravo i inni: Ciguatera-Causing Dinoflagellate Gambierdiscus spp. (Dinophyceae) in a Subtropical Region of North Atlantic Ocean (Canary Islands): Morphological Characterization and Biogeography.; Toxins (Basel) 2019
  • Radke E.G. i inni; Epidemiology of Ciguatera in Florida; The American Journal of Tropical Medicine and Hygiene 2015
  • Warto też przeszukać serwis Medscape. To rzetelne i przyjazne dla laika źródło wiedzy medycznej.

Sinozielona zupa

Nastał sezon zakwitów sinic. Na plażach pojawiły się czerwone flagi, a obraz jaki prezentuje Zatoka Gdańska zniechęca do kąpieli jeszcze bardziej niż komunikaty w mediach. Sinozielona zupa mlaszcząca o plażę zamiast szumieć przyzwoicie, jest przesycona jednokomórkowymi istotami, które należą do najstarszych organizmów na naszej planecie. Sinice to jeden z tych rodów, które okazały się tak skuteczne, że nie potrzebowały radykalnych przemian. No może z wyjątkiem jednej z gałęzi tego rodu, która zasiedlając inne komórki stała się podstawą funkcjonowania całego królestwa roślin jako chloroplasty.

Wykres podobieństw genetycznych w królestwie bakterii obrazuje podobieństwa między mikrobami a organellami organizmów ekuariotycznych (mitochondriami i chloroplastami). Z tych relacji wynika, że rośliny i zwierzęta są owocami symbiozy trzech różnych rodzajów mikroorganizmów.
Rycina pochodzi ze strony berkeley.edu

To sinice są odpowiedzialne za masowe i nieodwracalne zatrucie atmosfery tlenem 2,5 mld lat temu, przez to że ewolucja obdarzyła je mocą fotosyntezy. Wszystkie inne istoty musiały się do tego przystosować, ukryć w miejscach do których tlen nie ma dostępu, lub zginąć.


Przyznać należy, że współczesne zakwity sinic są także naszą zasługą. Co prawda masowe zakwity pojawiały się w morzach i wodach lądowych od najdawniejszych czasów, jednak czynnikiem ograniczającym rozwój tych alg był dostęp do fosforu. Tak się nieszczęśliwie składa, że Bałtyk będąc morzem chłodnym i niemal zamkniętym pośród pól i miast, otrzymuje spore ilości tego pierwiastka głównie dzięki spłukiwaniu nawozów z pól. Zaskakujące jednak może wydać się, że najbardziej zasobnym źródłem fosforu są osady, które uwalniają związki fosforu wprost do wody dzięki działalności tektonicznej, czyli unoszenia się północnego Bałtyku w tempie do 9mm rocznie*. Wykorzystaniu tych zasobów sprzyja metaboliczny system najpowszechniejszej z bałtyckich sinic Nodularia spumigena, który pozwala na pozyskiwanie fosforu z niemal każdych związków tego pierwiastka.

Bardziej subtelnym czynnikiem jest równowaga ekosystemu. Udowodniono bowiem, że niedostatek dużych drapieżnych ryb tak wpływa na skład gatunków, że z większą łatwością dochodzi do zakwitów niż w rejonach, gdzie tych drapieżników jest dostatek.

Zatem gdy struktura ekosystemu jest zaburzona, występuje nadmiar substancji odżywczych, temperatura wody dość wysoka a stan morza nie wywołuje gwałtownego mieszania, dochodzi do masowego mnożenia sinic i lokalnego załamania ekosystemu. Ogromne zagęszczenie sinic może powodować śmierć zwierząt nawet przez oklejenie skrzeli. Nadmiar biomasy prędzej czy później obumiera i zaczyna się rozkładać pochłaniając ogromne ilości tlenu, co stanowi największy czynnik zniszczenia towarzyszącego zakwitom.

Jak dotąd brzmi to dość nieapetycznie, ale sinice nie poprzestają na tym. Produkują bowiem substancje będące toksynami. Większość z nich ma działanie podrażniające, od wysypki, pęcherzy, problemów gastrycznych po nieswoiste zapalenie płuc. Część z nich jest hepatotoksyczna, doprowadzając do potencjalnie niebezpiecznych defektów wątroby, inne porażają pracę nerek, jeszcze inne utrudniają działanie systemów przeciwoksydacyjnych, prowadząc do zaburzeń na tym tle w całym organizmie, a niektóre mają działanie neurotoksyczne i mogą doprowadzić do porażenia mięśni. Uwagę przyciąga neurotoksyczna Anatoksyna, która jest nazywana skrótowcem VFDF od słów Very Fast Death Factor.

Rzecz jasna, nie wszystkie toksyny produkowane są przez każdy rodzaj sinic, ani nie wszystkie występują w Bałtyku. Nieczęsto też w obszarach dotkniętych zakwitem panuje takie ich stężenie, żeby zabić wszystko co żyje, ale bez wątpienia pojawienie się zakwitu nie sprzyja równowadze ekologicznej. No i, żeby wreszcie wspomnieć o rybach – toksyny akumulują się w zwierzętach. Oznacza to istotne zagrożenie wędrujące łańcuchem pokarmowym od filtratorów takich jak małże czy drobnych skorupiaków, przez mniejsze i większe ryby aż do naszych posiłków. Nie należy rzecz jasna spodziewać się ostrych zatruć u osób zjadających umiarkowane ilości ryb z obszarów dotkniętych zakwitem, ale nie powinny dziwić sensacje trawienne, czy pogorszenie stanu zdrowia u osób osłabionych. I oczywiście to zagrożenie utrzymuje się przez kilka tygodni po ustaniu zakwitu.

Fotografia przedstawia bałtyckie sinice: Nodularia spumigena (N.s.), Anabena (Anab.), Aphanizomenon flos-aquae (Aph. f-a). Zdjęcie pochodzi z publikacji H. Mazur-Marzec, M. Pliński: Do toxic cyanobacteria blooms pose a threat to the Baltic ecosystem?; Oceanologia 2009.Fotografia przedstawia bałtyckie sinice: Nodularia spumigena (N.s.), Anabena (Anab.), Aphanizomenon flos-aquae (Aph. f-a).

Bałtyckie zakwity są wywoływane głównie przez Nodularia spumigena, która produkuje nodularynę (NOD). Jest to substancja toksyczna dla wątroby, prowadząca także do powstawania nowotworów tego narządu u ryb regularnie doświadczających zakwitów. Toksyczność NOD jest silna: LD50 wynosi 50µg/kg masy ciała (podczas gdy LD50 cyjanków oscyluje wokół 4000µg/kg m.c.). Na szczęście koncentracje w środowisku są umiarkowane, osiągając 139µg/kg w małżach i 500µg/kg w wątrobie fląder, zaś w mięsie tych samych ryb zawartość NOD wynosi około 1µg/kg. Mówiąc w skrócie – trzeba zjeść możliwie szybko około 7kg wątroby dobrze przytrutych fląder by zaryzykować stan krytyczny.

Oprócz N. spumigena w bałtyckich zakwitach występuje Anabena wytwarzająca wspomnianą anatoksynę VFDF (LD50 250µg/kg), która w wodzie osiąga stężenie rzędu 1,5µg/l. Szczęśliwie nie stwierdza się akumulacji tej toksyny w zwierzętach, prawdopodobnie przez szybkie jej metabolizowanie. Co nie znaczy, że inne neurotoksyny Anabena nie ulegają bioakumulacji i biomagnifikacji. Trzecia z niebezpiecznych bałtyckich sinic to Aphanizomenon flos-aquae, która dokłada do koktajlu anatoksynę, cylindrospermopsynę , mikrocystinę, saxitoksynę i substancje paraliżujące mięśnie małży. O ile ich koncentracja nie stwarza bezpośredniego zagrożenia zdrowia człowieka, to nie należy wierzyć, że jest obojętna.

Podsumowując krótko, ostrzeżenia o zagrożeniu dla zdrowia należy przyjmować z powagą, ale tez bez paniki. Większość ludzi nie dozna żadnych poważnych sensacji jeżeli wejdą do zakwitu lub zjedzą rybę złowioną w takim miejscu, jednak rozsądek podpowiada by tego nie robić.

Tomasz Kijewski

* Proces podnoszenia się Skandynawii wraz z dnem Bałtyku związany jest ze zniknięciem lodu po ostatnim zlodowaceniu. Na tym obszarze lądolód miał grubość dochodzącą do trzech kilometrów i swoją masą wcisnął część płyty euroazjatyckiej w dół.

Zdjęcie w nagłówku: © Tom Archer. Źródło: brittanica.com

Jeśli chcesz wiedzieć więcej:

  • https://www.britannica.com/story/harmful-algal-blooms
  • toxnet.nlm.nih.gov
  • B. Sotton i inni: Nodularin and cylindrospermopsin: a review of their effects on fish; Reviews in Fish Biology and Fisheries 2014
  • Guidelines for safe recreational water environments VOLUME 1 COASTAL AND FRESH WATERS; WHO Geneva 2003
  • H. Mazur-Marzec i inni: Accumulation of nodularin in sediments, mussels, and fish from the Gulf of Gdańsk, southern Baltic Sea.; Environmental Toxicology. 2007
  • H. Mazur-Marzec, M. Pliński: Do toxic cyanobacteria blooms pose a threat to the Baltic ecosystem?; Oceanologia 2009.
  • H. Mazur-Marzec i inni: Nodularia spumigena Peptides—Accumulation and Effect on Aquatic Invertebrates; Toxins 2015
  • M. Karjalainen i inni: Ecosystem consequences of cyanobacteria in the northern Baltic Sea. Ambio 2007
  • E. Chernova i inni: First observation of microcystin- and anatoxin-a-producing cyanobacteria in the easternmost part of the Gulf of Finland (the Baltic Sea)
  • M. Karjalainen i inni: Uptake and accumulation of dissolved, radiolabeled nodularin in Baltic Sea zooplankton. Environmental Toxicology. 2003
  • B.K. Eriksson i inni: Declines in predatory fish promote bloom-forming macroalgae; Ecological Applications 2009
  • J. Bolałek i inni: Fosfor w środowisku Bałtyku; Materiały konferencyjne Bałtyk 2015; Sopot
  • J.E. Teikari i inni: Strains of the toxic and bloom-forming Nodularia spumigena (cyanobacteria) can degrade methylphosphonate and release methane; Nature 2018
  • M.A. Al-Sammak i inni: Co-occurrence of the Cyanotoxins BMAA, DABA and Anatoxin-a in Nebraska Reservoirs, Fish, and Aquatic Plants; Toxins (Basel) 2014
  • B.W. Ibelings , K.E. Havens: Cyanobacterial toxins: a qualitative meta–analysis of concentrations, dosage and effects in freshwater, estuarine and marine biota. In: Hudnell H.K. (eds) Cyanobacterial Harmful Algal Blooms: State of the Science and Research Needs. Advances in Experimental Medicine and Biology, 2008
  • K. Halinen i inni: Direct Evidence for Production of Microcystins by Anabaena Strains from the Baltic Sea; Applied and Environmental Microbiology; 2007
  • I. Stewart i inni: First Report of a Toxic Nodularia spumigena (Nostocales/ Cyanobacteria) Bloom in Sub-Tropical Australia. II. Bioaccumulation of Nodularin in Isolated Populations of Mullet (Mugilidae); International Journal of Environmental Research and Public Health 2012